Post on 15-Sep-2020
Corte láser para MakersETSIIT Makers
S. Alonso [a.k.a. Zerjillo] - zerjioi@ugr.es5 de diciembre de 2018
Dpto. de Lenguajes y Sistemas Informáticos (Universidad de Granada)
Licencia de la presentación: CC-BY (Reconocimiento)
Introducción al Corte Láser
Córte láser
Corte LáserTecnología que usa un láser paracortar materiales.
Se dirige la salida de una láserde alta potencia a través deópticas hacia el material a cortar.
Dicho material se funde, arde,vaporiza o expulsa por medio deun chorro de gas. Fuente
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CNC - Computer Numeric Control
CNCAutomatización de máquinas herramienta operadasmediante comandos programados (no control manual).
Tipos de máquinas CNC
• Fresadoras• Tornos• Impresoras 3D• Plóter• Máquinas de corte: chorro deagua, cuchilla, láser...
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Estructura “habitual” de máquinas CNC
Muchas máquinas CNC (especialmente de aficionado) tienenuna estructura de 3 ejes (3 grados de libertad): un plano X - Yy un eje Z (altura de la herramienta)
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CNC de corte vs. Impresora 3D vs. Corte Láser
¿Qué es mejor?¿CNC de corte? ¿Impresora 3D? ¿Corte Láser?
¡Son técnicas complementarias!No es bueno cegarse con la popularidad reciente de las I3D
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CNC de corte vs. Impresora 3D vs. Corte Láser
¿Qué es mejor?¿CNC de corte? ¿Impresora 3D? ¿Corte Láser?
¡Son técnicas complementarias!No es bueno cegarse con la popularidad reciente de las I3D
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Tipos de láser para corte
• Diodos láser azules: “pequeños” y “poca potencia”.Fundamentalmente para grabar. Ejemplo
• Tubos de CO2: Mezcla de de gases con CO2 que seestimulan eléctricamente (10.6 µm - infrarrojo). Paramaterales no metálicos
• Láser de fibra: Láser de estado sólido (1.064 µm). Muy altaintensidad. Poco mantenimiento. Permiten metales
• Láser de cristal: Láser de estado sólido (1.064 µm). Muyalta intensidad. Permiten metales
Para saber un poco más
Vídeo de una máquina de corte láser potente
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Particularidades de una máquina de corte láser (CO2)
• El generador del lásersuele ser grande y/ofrágil
• Los ejes solo muevenespejos y lentes
• El eje Z no suelecambiar durante unasesión de corte (solo secambia para enfocar)
• Hace falta refrigeración.
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Comunicación con la CNC: G-Code
G-CodeEs el lenguaje de programación (con muchas variantes)usado mayoritariamente en máquinas CNC.
%G00 Z0 . 5 ( sub i r herramienta a a l tu ra 0 . 5 )G00 X−5 Y15 (mover herramienta a l punto [−5 , 1 5 ] )G01 Z−1 ( ba jar herramienta a −1)G02 I 10 ( t r a za r e l c í r cu l o )G00 Z0 . 5 ( sub i r herramienta a 0 . 5 )G00 X0 Y0 (mover herramienta a l or igen )M30 ( f i n programa )%
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G-code a movimiento de los motores (paso a paso)
• El ordenador traduce las órdenes y manda señales a losmotores (puerto paralelo)
• La máquina recibe el G-code y traduce las órdenes(muchas impresoras 3D)
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Generación del G-code
• Valientes: Programándolo a pelo
• Cobardes: Con programas de diseño vectorial (2D o 3D)
¡¡NOSOTROSSOMOS
COBARDES!!
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Generación del G-code
• Valientes: Programándolo a pelo
• Cobardes: Con programas de diseño vectorial (2D o 3D)
¡¡NOSOTROSSOMOS
COBARDES!!
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Modos de Funcionamiento de unaMáquina de Corte Láser y Softwarede Control
Modo de corte
• El láser se activa siguiendo los contornos de los trayectos
• Los rellenos pueden interpretarse como una primitivadistinta: se pueden repetir trazos (depende del software de controly/o formato de archivo)
• El color del trazo no se tiene en cuenta: ¡se cortarán lostrazos con el mismo color del fondo, aunque no losveamos!
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Modo de grabado
• La máquina trabaja al estilo “impresora matricial” dandomultiples pasadas en uno de los ejes y encenciendo elláser donde debe grabar.
• Pueden usarse imágenes matriciales o vectoriales
• ¡Cuidado! El láser se activa si el color es más oscuro queel gris medio
• Usualmente podemos “invertir” los colores
• ¡Bastante lento!
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Alinear capas para diferentes pasadas
Si queremos más de una pasadaen nuestro proyecto:
• Un grabado• Un grabado con modo corte• Un corte...
Dependiendo de la configuraciónde nuestro láser es posible quenecesitemos incluir un puntocomún en el ínicio decoordenadas del láser.
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Software de control
Parámetros ajustables importantes
• Potencia del láser (a veces en la misma máquina)• Velocidad de corte• Orden de los trayectos: Interiores primero [heurística],camino más corto [heurística], como en el dibujó... [modo corte]
• Invertir [modo grabado]
Otros parámetros
• Velocidad de desplazamiento (cuando no corta)• Punto de Referencia
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Software de control: Ejemplo
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Software de control: K40 Whisperer
• Software libre• Gratuito• Funciona con muchas máquinas “baratas”• Página del proyecto
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Materiales Susceptibles de SerCortados / Grabados
Enlaces sobre materiales
• Trotec Laser
• Madrid Corte Láser
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Papel, cartón, cartulina
• Potencia de láser baja
• Velocidad alta
Fuente (vídeo)
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Maderas, contrachapados y chapas
• Muy variables, dependiendo de la dureza de la madera
• Madera natural: vetas problemáticas (diferentes durezas)
• Chapa de madera: Estupendo para hacer “mezclas” demaderas y otras manualidades [veener]
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DM: Densidad Media (MDF - Medium Density Fiber)
• Fibras vegetales prensadas [Wikipedia]
• Bastante homogéneas
• Potencia media / alta
• Los tonos pueden variar
• Muy buen acabado
Fuente19/60
Plásticos: (que no se fundan fácilmente)
• Polyamide (PA)
• Polycarbonate (PC)
• Polyethylene (PE)
• Polypropylene (PP)
• Polyoxymethylene (POM)
• Polyarylsulfone (PSU, PPSU)
• Poly ether ketone (PEEK)
• Polyimide PI
• Acrylonitrile butadiene styrene
copolymer (ABS)
• Polystyrene PS
• Polymethylmetacrylate PMMA
(metacrilato)
• Polyester (PES)
• Polyethylene terephthalate PET
• Silicone
Fuente
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Comestibles
Noticia: Láser en vez de etiquetas en fruta y verdura
Vídeo cortando/grabando comida
¡¡Ñam ñam!!
¡Tenemos que Probarlo!
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Comestibles
Noticia: Láser en vez de etiquetas en fruta y verdura
Vídeo cortando/grabando comida
¡¡Ñam ñam!!
¡Tenemos que Probarlo!21/60
Textiles
• Mucha variabilidad
• Cuidado con tejidos inflamables
• Se puede usar para decolorar [grabado]
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Cuero
• Muchísima variabilidad (incluso en la misma piel)• ¿Polipiel?• Posibles materiales adheridos• Se puede “levantar” al cortar• Cuidado con colores reflectantes
Fuente 23/60
Corcho
• Cierta variabilidad
• Potencia Media / Alta
• Capa superior: aire a presión para evitar manchas
• Capa inferior: buena idea enmascarar
Fuente 24/60
Cristal
• Complicado de cortar (se rompe con la temperatura)
• Grabar es relativamente sencillo
• Objetos cilíndricos: adaptador de rodillos para a lasmáquinas
Fuente25/60
Piedra
• Gran variabilidad
• Grabar es relativamente sencillo
• Corte “imposible” (mejor corte por agua)
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Goma
• Hay muchos tipos de goma
• Fácil de cortar y grabar
• Utilidad típica: sellos de goma
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Metales
• Hace falta mucha potencia
• Usualmente corte asistido con gases [oxígeno, nitrógeno]
• Metales de alta reflecitividad: complicado
• Ejemplos de potencias
• Para marcar metal: Thermark o bien aluminio anodizado.
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Mantenimiento, Mejoras,Adaptaciones y Repuestos de lasMáquinas de Corte Láser
Alineación del láser
• Usar cinta de carrocero en los espejos desplázándolosdesde un extremo al otro y asegurando que el agujeroque produce se mantiene en el lugar.
• Empezamos con el espejo mas próximo al tubo• Vídeo tutorial
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Obtención del punto del foco
1. Situar un panel “pasándonos” del foco2. Marcar una recta con el láser3. Subir un poco el material. Podemos ayudarnos de unaregla escalonada (hecha con nuestro propio láser, ¡por supuesto!)
4. Repetir punto 2 hasta que volvamos a verlo desenfocado5. Inspeccionamos la línea más fina
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Refrigeración
• Asegurarnos que funciona la bomba de agua siempreantes de empezar a cortar
• Si disponemos de sistemas de refrigeración cuidado conenfriar rápidamente el agua
• Cambiar el agua [destilada] cada cierto tiempo, aunqueparezca limpia
• Evitar metales que se oxiden [abrazaderas...] en eldepósito de agua
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Tubo de CO2
• Vida útil de 1000 o 2000 horas
• Puede dejar de funcionar repentinamente, ir perdiendopotencia o funcionar intermitentemente
• Actualmente: 40W son bastante más baratos que 50W
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Electrónica
• Usar siempre toma de tierra
• Susceptible a problemas con picos de tensión.Solución: SAI
• Al comprar una máquina ¿hay reemplazos de laelectrónica?
Fuente
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Limpieza
• Espejos y lente: con cierta frecuencia. Como harías conunas gafas.
• Railes y poleas
• Fondo de la máquina
• Tubo de aspiración
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¿Cómo Diseño Mis Piezas?
Tipos de imágenes: matriciales (bitmaps o rasters)
• Imagen: conjunto finito de áreas, generalmentecuadrados (o rectángulos).
• Área mínima: Pixel(picture element)
• A cada pixel se leasocia un color.
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Características de las imágenes matriciales
Ventajas
• Útiles para imágenes realistas o fotos.• Representación “fiel” de la realidad(texturas realistas).
• Fácil de obtener (cámara, escáner...)
Inconvenientes
• Resolución finita.• Suelen ocupar “bastante” (w×h×bpp).• Modificaciones “destructivas”.• Pierden calidad al modificarse:agrandar, achicar, rotar...
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Tipos de imágenes: vectoriales
• Imagen: definida a partir de primitivas geométricas(definidas matemáticamente): puntos, líneas, polígonos,curvas, etc.
• Cada primitiva geométrica tiene una serie de propiedades:estilo y color del borde, relleno, transparencia, nitidez...
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Características de las imágenes vectoriales
Ventajas
• No hay pérdida de calidad al editar.• Resolución infinita (ampliación infinita).• Ocupan “menos”.• Independencia del dispositivo.
Inconvenientes
• Complejo simular texturas o definir imágenesfotorealistas.
When to use vectors, not rasters
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Programas para manejar imágenes vectoriales
• Corel Draw• Adobe Illustrator• 3D Studio• AutoCad ¿ ?• Inkscape (¡software libre!) Descargar• Blender (¡software libre!) Descargar• FreeCAD (¡software libre!) Descargar
Extensiones típicas
• .ai,• .svg,• .cdr,• .ppt... 39/60
Inkscape
• “Sencillo”• Con extensiones útiles para láser• Podemos hacer nuestras extensiones
Tutoriales - Manual Antiguo 40/60
Ideas para Diseños de Piezas paraEnsamblajes
Diseño de piezas para ensamblaje
EnsamblajesPara construir modelos complejos podemos hacer uso dediversas técnicas que permitan ensamblar piezas
• Mediante el uso de cortes• Mediante el uso de grabados• Combinaciones de ambas
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A ranura y lengüeta (o dientes múltiples)
Fuente
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Caja y espiga
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Caja y espiga mejorada
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Jugando con la flexibilidad de los materiales
Fuente
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A media madera
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Ejes cuadrados
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Grabados - Calados para incrustar otros elementos [tuercas, etc]
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Uso creativo del láser
Doblando madera y similares
Say what?Es posible doblar madera haciendo patrones de corte en elmaterial
• Tutorial• Hay muchos posiblespatrones que permitencierta flexibilidad enmateriales usualmenterígidos
• Muy dependienes delmaterial y su grosorpara que funcionen bien
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Matemáticas detrás de la técnica
Hay quien le ha dado muchas vueltas a la cabeza con el tema:
• Parte 1
• Parte 2
• Parte 3
• Parte 4
• Parte 5
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Diseños de corte para doblar
Experimentos que hace la gente
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Patrón para conseguir superficies de doble curvatura
Super flexible double curvature surface
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Doblar plásticos calentando (no cortando)
Desenfocamos el láser para solo calentar el plástico y que sedoble por efecto de la gravedad:
• Láser origami• Video láser origami
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Un Ejemplo de Uso Improvisado
Un Ejemplo de Uso Improvisado: Bokeh (1/5)
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Un Ejemplo de Uso Improvisado: Bokeh (2/5)
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Un Ejemplo de Uso Improvisado: Bokeh (3/5)
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Un Ejemplo de Uso Improvisado: Bokeh (4/5)
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Un Ejemplo de Uso Improvisado: Bokeh (5/5)
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